Полимеризация сопряженных диенов. Каучуки

Дивинил и изопрен вступают в полимеризацию и сополимеризацию (т.е. совместную полимеризацию) с другими непредельными соединениями, образуя каучуки. Каучуки – это эластичные высокомолекулярные материалы (эластомеры), из которых методом вулканизации (нагреванием с серой) получают резину.

Натуральный каучук – природный высокомолекулярный непредельный углеводород состава (С₅Н₈)_n, где n составляет 1000-3000 единиц. В природных условиях натуральный каучук образуется не путем полимеризации изопрена, а другим, более сложным способом.

Первый синтетический каучук, полученный по методу С.В. Лебедева при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:

Для практического использования каучуки превращают в резину. Резина – это вулканизованный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации заключается в том, что нагревание смеси каучука и серы приводит к образованию трехмерной сетчатой структуры из линейных макромолекул каучука, придавая ему повышенную прочность. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и образуют между ними сшивающие дисульфидные мостики:

Сетчатый полимер более прочен и проявляет повышенную упругость – высокоэластичность (способность к высоким обратимым деформациям). В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки. Предельно сшитый натуральный каучук – эбонит – не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.

Получение алкадиенов 1. Каталитическое двухстадийное дегидрирование алканов (через стадию образования алкенов). Этим путем получают в промышленности дивинил из бутана, содержащегося в газах нефтепереработки и в попутных газах:

Каталитическим дегидрированием изопентана (2-метилбутана) получают изопрен:

2. Синтез дивинила по Лебедеву:

3. Дегидратация гликолей (двухатомных спиртов, или алкандиолов):

 

Задачи и упражнения

1.Напишите структурные формулы: а) 2-метилбутадиена-1,3; б) 2-метилгексадиена-1,5; в) 2,4- диметилпентадиена-2,4; г) 2- метилпентадиена-1,3.

2.Сколько литров дивинила образуется из раствора этилового спирта (пл. 0,79) объемом 2 л, массовая доля C2H5OH в котором 95%? Выход дивинила составляет 90% от применяемого сырья.

3.Через бромную воду пропустили 6 л (н.у.) смеси метана и этилена с объемной долей метана 50%. Определите массу (в граммах) продукта.

 

Контрольные вопросы

1. Какие из приведенных структур относятся к сопряженным диенам:

Ответ 1: а) и б)
Ответ 2: а) и в)
Ответ 3: б) и д)
Ответ 4: в) и д)

2. Какие из перечисленных диенов могут существовать в виде цис - и транс -изомеров:

а) бутадиен-1,3;
б) 2-метилбутадиен-1,3;
в) пентадиен-1,3;
г) гексадиен-2,4;
д) 2,3-диметилбутадиен-1,3?

Ответ 1: а) и б)
Ответ 2: а) и д)
Ответ 3: в) и г)
Ответ 4: б) и д)